电工电子技术教案 (二)

《电工电子技术》教案

电工电子技术课程授课计划表

周序授课章节名称或课题备注

次号章节

11第一章第一讲电路的概念以及基本的物理量

2第二讲电阻和欧姆定律

3第三讲电能和电功率以及电路的效率

24第四讲电阻的串并联

5第五讲电压源与电流源的等效变换

6第五讲基尔霍夫定律和支路电流法

37第六讲叠加定理和戴维南定理

8第七讲电容元件

9第八讲本章小结与习题课

410第九讲正弦交流电的基本概念

11实验一

12第十讲旋转矢量法及正弦量的加减运算

513第H"一讲电阻、电感、电容在交流电路中的特性

（一）

14第十二讲电阻、电感、电容在交流电路中的特性

（二）

15第十三讲RL、RLC串联电路

616第十四讲RLC串联谐振和并联谐振

17实验二

18第十五讲三相电源的连接

1019第十六讲三相负载连接

20实验三

21第十七讲本章小结与习题课

1122实验四

23实验五

1224单元测验

25试卷分析

26第十八讲二极管整流电路

1327第十九讲滤波与稳压电路

28第二十讲共发射极单管交流放大器

29第二十一讲放大器的小信号等效电路分析

1530第二十二讲工作点稳定电路

31第二十三讲射极输出器

32习题课

1633第二十四讲多级放大器

34第二十五讲负反馈放大器

35第二十六讲差分放大器

1736第二十七讲数制和码制

37第二十八讲逻辑代数的基本知识

38第二十九讲逻辑代数的几种表示方法

1839第三十讲卡诺图化简法

40总复习

41答疑

1942答疑

XX学院教案

序号1周次1授课形式讲授

授课章节名称第一讲电路及其基本物理量

通过讲解，使学生了解电路的组成及作用，掌握电路

教学目的

的基本物理量及其参考方向。

电路的组成及作用，电路的基本物理量及其参考方

教学重点

向。

电路的基本物理量及其参考方向。

教学难点

使用教具无

课外作业P27：1、2

少数学生对参考方向概念掌握得不好，听得懂，但独

课后体会

立完成作业有困难，需进一步辅导。

授课主要内容

一、电路的组成及其作用

1.电路及其组成：电路即电流通过的路径，由电路元件按一定方式组合而

成。实际电路由电工设备通过联接设备相互联接，形成一个电流通路而构

成。

2.电路的分类及作用：

（1）电力电路（强电电路）：实现电能的传输、转换及应用。

（2）信号电路（弱电电路）：实现信号的变换、传输和处理。

二、电路模型

一般分析时将实际元件理想化，在一定条件下突出其主要电磁性质，忽略

其次要性质，这样的元件所组成的电路为实际电路的电路模型（简称电路

图）。

三、电路的重要物理量

1.电流

（1）电流的概念：带电粒子的定向移动形成了电流。

（2）电流强度：表示电流大小的物理量称为电流强度，用单位时间里通

过导体截面的电荷量多少来衡量，电流强度简称为电流。

A.直流：大小和方向均不随时间改变的电流，用I表示。

B.交流：大小和方向随时间变化的电流，用i表示。

(4)电流的单位(A)：lkA=1000AlA=1000mA1mA=1000nA

(5)电流的实际方向：电流的实际方向规定为正电荷运动的方向。

(6)电流的参考方向

任意选定某一方向作为电流的参考方向。一般在电路图上用箭头表示。只

有参考方向选定以后，电流的值才有正负。当实际方向与参考方向一致时

为正(I>0)o

2.电位和电压

(1)电位

在电路中选择一个参考点作为基准点，电路参考电位点的电位为零。单位：

V

注意：电路中某点电位的高低是相对于参考点而言的，参考点不同，则各

点电位的大小不同。一个电路只能选择一个参考点。

(2)电压：电路中任意两点间的电位差，称为这两点间的电压，用U表

示。电压的实际方向：从“+”极指向极，即为电压降低的方向。

电压的参考方向一般用极性"+”、"-”来表示，也可用双下标表示。为

方便起见，一般分析电路时选择电流与电压的参考方向一致，即电流从“+”

极性端流入，从极性端流出，称为关联参考方向。

在国际单位制中，电压的单位是伏特(V),微小电压计量以毫伏(mV)或

微伏(uV)为单位，大电压以KV为单位。

3.电动势

电源电动势的方向规定为在电源内部由低电位端极)指向高电位端

(“+”极)，即为电压升高的方向。高电位端称为正极，低电位端称为负

极，则电动势的实际方向规定在电源内部从负极到正极，即电动势方向上

电位是逐点升高的。

［本节小结］:

1.电压和电流的方向，有实际方向和参考方向之分，应加以区别。

2.进行电路分析时，应先标明电流或电压的参考方向，否则计算无意义。

一般选择关联参考方向进行分析。

3.电路中某一点的电位是指该点与电路参考点（电位为零）间的电压值。

参考点不同，电路中各点电位随着改变，但任意两点间的电压是不会变化

的。

XX学院教案

序号2周次1授课形式讲授

授课章节名称第二讲电阻和欧姆定律

教学目的通过讲解，使学生掌握欧姆定律及其应用。

教学重点欧姆定律及其应用

教学难点电压和电流的方向问题

使用教具无

课外作业P271、2、3

课后体会学生这部分概念掌握得较好，完成教学任务。

授课主要内容

一、电阻

1.导体的电阻

电流流过导体时，导体对电流产生的阻碍作用称为导体的电阻，用R表示。

导体的电阻的大小与导体的长度1成正比，与导体的横截面积S成反比，

R=p—

并与导体材料的电阻率有关。5

2.电阻器与电阻元件

(1)主要具备电阻特性的器件称为电阻器，简称电阻。

(2)理想电阻元件是从实际电阻器抽象出来的理想模型。

3.电导

电阻的倒数称为电导，用G表示，其国际单位为西门子，简称S。

二、欧姆定律

1.一段电阻电路的欧姆定律

对一个电阻元件R=U/I,它表明：U一定时，电阻R愈大，则电流愈小，

因此，电阻R具有对电流阻碍作用的物理性质。

欧姆定律具有两种形式：当电压和电流方向一致：U=RI；当电压、电

流方向不一致时；则U=-RI

2.全电路欧姆定律

由电源、负载和连接导线组成的闭合电路称为全电路。通过全电路的电流

与电源的电动势成正比，与电路中的总电阻成反比，即：6+&

三、例题

【例1】一只额定工作电压为220V的白炽灯，则通电时的电流是4A,正

常发光后的电流是0.38A。试求白炽灯灯丝的冷、热电阻各为多少？

分析：根据欧姆定律I

&=—=—=55Q

冷电阻/4

例题1的电路图

分析：图(a)：电压与电流参考方向一致，U=RI,故R=U/I=6/2=

3。

图(b)：电压与电流参考方向不一致，U=-RI,故R=-U/1=3。

图(c)：电压与电流参考方向不一致，U=-RI,故R=-U/1=3。

图(d)：电压电流参考方向一致，U=RL故区=U/I=-6/(-2)=3

本节小结：

本节课主要讲述了导体的电阻、欧姆定律及其应用。

XX学院教案

序号3周次1授课形式讲授

授课章节名称第三讲电能和电功率

通过讲解，使学生了解电能及电功率的概念，并掌握

教学目的

电源与负载的判断方法。

电能与电功率的物理意义。

教学重点

电源与负载的判断方法。

教学难点

使用教具无

课外作业P274、8

课后体会学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。

授课主要内容

一、电功率

1.概念

单位时间内，电路中产生(或损耗)的电能称为电功率，用P表示。

(1)直流电路的功率：P=W/t=Q/t=UI

(2)交流电路的功率：P=dw/dt=udq/dt=ui

在一个电路中，电源产生的功率等于负载取用的功率与电源内阻消耗的功

率的和，即功率平衡：P=PE-AP

其中，P=UI为电源输出功率(即负载耗用功率)；PE=EI=UsI,为电源

产生功率；AP=R012,为电源内阻消耗功率。

2.功率单位：KW、W（瓦特）、mW

3.电源与负载的判断

（1）当元件的U、I方向选得一致时（关联参考方向），若P=UI为正值,

则该元件是负载，反之，为电源；

（2）当元件的U、I方向选得不一致时（非关联参考方向），若P=UI为

正值，则该元件是电源，反之，为负载。

二、电能

1.概念：

在电源内，外力不断克服电场力对正电荷做功，正电荷在电源内获得了能

量，把非电能转换成电能。

在外电路中，正电荷在电场力作用下，不断流过负载，正电荷在外电路中

放出能量，把电能转换成其他形式的能量。

从非电能转换来的电能等于电源的电动势与被移动的电荷的乘积，即

Wus=UsQ=Uslt此电能分为两部分，一部分为外电路取用的电能（即电

源输出的电能）W=UQ=Ult,另一部分因为正电荷在电源内部移动时

存在阻力，内电路消耗电能为Wi=UiQ=UiIto

则Wus=W+Wi,有Us=U+Ui即恒压源两端电压等于电源输出端电压与电

源内部电压降之和。

2.电能单位:

焦耳（J）、千瓦时（kWh）1kWh=1度电=3.6X106J

三、例题分析

【例1】已知一台冰箱的工作电压为220V,工作时的电功率为120W,求电

冰箱的等效电阻R?又知电冰箱的开停时间为1：1,求电冰箱一个月（30

天）的耗电量为多少度？若1度电的电费为0.38元，那么一个月的电费

为多少元？

2202

=403.3。

*P120

分析：根据公式

电冰箱一个月的耗电度数：Wi=12X30X120=43200W

=43.2kWh

那么，一个月的电费：43.2度X0.38元/度七16.4元

XX学院教案

序号4周次2授课形式讲授

授课章节名称第四讲电阻的串并联

教学目的通过讲解，使学生掌握电阻串并联的特点及其应用。

教学重点电阻串并联的特点

教学难点电阻串并联的应用

使用教具无

课外作业P2810、12

课后体会学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。

授课主要内容

一、电阻的串联

1、概念

多个电阻一个接一个的顺序相联，且在这些电阻上通过同一电流的电阻联

接方式，称为串联。

2、特点

(1)各电阻中通过同一电流。

(2)电路中的总电压等于各电阻上的电压之和。

(3)电路中的总电阻等于各电阻之和。

(4)电阻串联电路有分压作用。

3、应用

在电工测量中广泛使用串联电阻的方法来扩大电压表的量程。

二、电阻的并联

1、概念

多个电阻联接在两个公共的节点之间的联接方式，称为电阻的并联。

2、特点

（1）各电阻中加同一电压。

（2）电路中的总电流等于各电阻上的电流之和。

（3）电路中的总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。

（4）电阻并联电路有分流作用。

3、应用

在电工测量中广泛使用并联电阻的方法来扩大电流表的量程。

三、电阻的混联

既有电阻串联又有电阻并联的电阻联接形式称为混联。

通过合并串并联电阻简化电路是分析电路的基本方法之一。

【例1】求图示各网络a、b端的等效电阻？

题1图（a）题1图（b）

分析：Rab=2Q+（4。〃4。）+6Q=10。Rab=8。+20Q+

8Q+4Q=40。

【例2】求图示各网络ab端和cd端的输入电阻？

分析：Rab=1.50+(9G〃9。)+4。=10。

Red=8Q〃[2Q+(10Q//13Q)]=

本节小结：

本节课主要讲述了电阻的串联电路的特点以及混联电路的等效电阻

求解。

XX学院教案

序号5周次2授课形式讲授

授课章节名称第五讲电压源和电流源的等效变换

通过讲解，使学生了解常用电源等效模型及其特点，

教学目的掌握电源等效互换的方法。

电压源和电流源的特点及其等效互换方法。

教学重点

电压源和电流源等效互换的方法。

教学难点

使用教具无

课外作业P2813、15

少数学生概念懂，但独立完成作业有困难，需进一步

课后体会

辅导。

授课主要内容

一、电压源模型

1.电压源模型

用电动势E和内阻R0串联来表示电源的电路模型，简称电压源。

2.理想电压源(恒压源)

当R0=0时，电源端电压U恒等于电源电动势E,是一定值，而其中的电流

I由负载电阻RL确定。这样的电压源称为理想电压源或恒压源。

与实际电压源(U=E-ROI)相比，理想电压源具有以下两个基本性质：

一是其端电压U是一定值，与流过的电流I的大小无关，即端电压U不因

与电压源相联接的外电路不同而变化；二是电压源流过的电流是任意的，

其数值由与电压源相联接的外电路决定。

二、电流源模型

1.电源源模型

用电流形式来表示的模型为电流源模型，电流源用数学模型表示如下：

IS=U/RO+I式中，IS为电源的短路电流、R0为电源内阻，I为负载电流。

当电流源开路时，1=0,U=U0=ISR0；当电流源短路时，I=IS,U=0o其斜

率与内阻R0有关，电源内阻R0愈大，直线越陡。

2.理想电流源

当实际电流源的内阻R0=8时，则I=is,其两端的电压U则是任意的,

仅由负载电阻及电源短路电流IS确定。这样的电流源称为理想电流源或

恒流源。

三、电源等效互换

对负载电阻RL而言，无论是用电压源表示的电源还是用电流源表示的电

源，其负载特性是相同的。因此，电压源与电流源，可以进行等效变换。

电压源、电流源两种模型相互转换时各转换参数如下：

当电压源向电流源转换时，R0（在实际应用中，可包括其它电阻）不变，

电流源的短路电流：IS=E/RO

当电流源向电压源转换时，R0（在实际应用中，可包括其它电阻）不变，

电源的电动势：E=R0XIS

由以上分析，可知：理想电压源（内阻为零）与理想电流源是不能相互转

换的。

电源是电路的基本组成部分之一，在电路分析中，许多场合下，通过电源

的等效变换，可有效简化电路，从而使计算简化。

【例1】如图所示，已知：RI=R2=R3=R4=1。，Is=1A,UI=IV,

试求：电流13?

号-口^1换为

{=□—'&

-EZ3—电压源和电阻串联的形

为口01.

4

利用KVL：U1-IR1-0.5IR2-IR4+Us=O

其中：Us=IsR4得1=0.8A

/.13=0.4A

本节小结：

本节可主要讲述了电压源模型和电流源模型以及它们之间的相互转

换。

XX学院教案

序号6周次2授课形式讲授

授课章节名称第六讲基尔霍夫定律和支路电流法

通过讲解，使学生掌握基尔霍夫定律及其应用，了解

教学目的

支路电流法。

基尔霍夫电流定律和电压定律及其应用。

教学重点

基尔霍夫电流定律和电压定律及其应用。

教学难点

使用教具无

课外作业P2916

这部分内容很重要，少数学生掌握得不够全面，需进

课后体会

一步辅导。

授课主要内容

一、几个名词

1.支路

电路中的每一分支称为支路，一条支路流过同一个电流，称为支路电流。

2.节点

电路中三条或三条以上的支路相联接的点称为节点。

3.回路

电路中的任一闭合路径叫回路。

二、基尔霍夫定律

1.电流定律

在任一瞬时，流向某一节点的电流之和应该等于由该节点流出的电流之

和，即在任一瞬时，一个节点上电流的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫

电流定律。

基尔霍夫电流定律通常应用于节点，但也可以应用于包围部分电路的任一

假设的闭合面。

在任一瞬时，通过任一闭合面的电流的代数和恒等于零或者说在任一瞬

时，流向某一闭合面的电流之和应该等于由闭合面流出的电流之和。

2.电压定律

在任一瞬时，沿任一回路循行方向（顺时针方向或逆时针方向），回路中

各段电压的代数和恒等于零，这便是基尔霍夫电压定律。

从回路任一点出发，沿回路循行一周，则在这个方向上的电位降之和等于

电位升之和，回到原出发点时，该点电位不会发生变化。即：2U=0回

路中各段电压的代数和为零。

基尔霍夫电压定律不仅应用于回路，也可以推广应用于回路的部分电路。

二、支路电流法

如果以支路电流作为电路的变量，在给定电路结构、参数条件下，应用基

尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路建立求解电路所需要的方

程组，通过求解方程组求出各支路电流并最终求出电路其它参数，这种方

法便是支路电流法。

1.支路电流法的解题步骤

（1）在电路图上选定好未知支路电流以及电压或电动势的参考方向；

（2）找出电路图支路数b和结点数n；

（3）对n-1个节点应用基尔霍夫电流定律，可列出n-1个独立电流方程

（n个节点仅能列出n-1个独立方程）；

（4）选择电路图中的独立回路并应用基尔霍夫电压定律，列出其余的（b-

（n-D）回路方程；

（5）求解方程组可求得b个支路的支路电流；

（6）求出其它待求解的物理量。

2.支路电流法的解题实例

本节小结：

1.在任一瞬时，流向某一节点的电流之和等于由该节点流出的电流之和,

并且在任一瞬间，通过任一闭合面的电流的代数和恒等于零。

2.在任一瞬时，沿任一回路循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于

零，并且基尔霍夫电压定律不仅应用于闭合回路，也可以推广应用于开环

电路。

3.支路电流法是复杂电路的一种分析求解方法，但其计算工作量较大。

XX学院教案

序号7周次3授课形式讲授

授课章节名称第七讲叠加定理和戴维南定理

通过讲解，使学生基本掌握常用电路的分析方法，叠

教学目的加定理及戴维南定理。

戴维南定理及其应用。

教学重点

叠加定理及其应用。

教学难点

使用教具无

课外作业P2918

这部分内容很重要，少数学生对戴维南定理的具体应

课后体会

用掌握得不好，需进一步辅导。

授课主要内容

一、叠加原理

对于线性电路，任何一条支路的电流(或电压)，都可看成是由电路中各

个电源(电压源或电流源)分别作用时，在此支路中所产生的电流(或电

压)的代数和。这便是叠加原理。

用叠加原理求解电路的解题步骤如下：

(1)分析电路，选取一个电源，将电路中其它所有的电流源开路，电压

源短路，画出相应电路图，并根据电源方向设定待求支路的参考电压或电

流方向；

(2)重复步骤(1),对N个电源画出N个电路；

(3)分别对N个电源单独作用的N个电路计算待求支路的电压或电流；

(4)应用叠加原理，计算最终结果。

二、戴维南定理

任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为E的理想电源和内阻

R0串联来表示，且电动势E的值为负载开路电压U0,内阻R0为除去有源

二端线性网络中所有电源（电流源开路，电压源短路）后得到的无源网络

a、b两端之间的等效电阻。这便是戴维宁定理。

用戴维宁定理求解电路的解题步骤如下：

（1）分析电路，选取待求支路，设定待求支路的参考电压或电流方向；

（2）将待求支路开路，画出电路图，求出开路电压U0；

（3）将待求支路开路，断开所有电源（电流源开路、电压源短路），画出

电路图，求出无源网络a、b两端之间的等效电阻RO；

（4）画出戴维宁等效电路，求支路电流I,计算最终结果。

［例1］请分别用戴维宁定理和叠加定理RlIIJ2-2

p-CZI-cK=>^-^=H==l-

计算13。已知电路中各参数如下：

El=130V,E2=80V、Rl=20。、R2=5Q、

R3=5Qo

［解］:应用戴维南定理：

（1）先求开路电压：【例1】的图

待求支路为R3,假定I方向朝下；在

图中，将R3支路开路，画出电路图如图2所示;

（2）对图2应用基尔霍夫电压定律，有:

E,-E130-80c.

2------------=2A

1&+Ra25

%=gxR1=90V

（3）在图2中将El、E2短路，可求得等

【例】图2

效电源内阻为：R°=&"RL

(4)由I=U0/(R0+RL)可求得:

13=90/(4+5)=10A

本节小结：

1.对线性电路可利用叠加原理进行电压和电流的求解，但不能对功率计算

应用叠加原理。

2.戴维南定理是求解线性二端网络的最常用的定理之一。具体应用时应

根据相应步骤进行，一定要画出相应的等效电路。

XX学院教案

序号8周次3授课形式讲授

授课章节名称第八讲电容元件

通过讲解，使学生基本掌握电容元件的特点和性质。

教学目的

电容元件的特点和性质。

教学重点

电容元件的特点和性质。

教学难点

使用教具无

课外作业P29：19、20

学生这部分内容掌握得较好，基本完成教学任务。

课后体会

授课主要内容

一、电容元件和电容

1.电容元件

我们把能贮存、容纳电荷的这种特性，称为电容。能容纳电荷的装置称为

电容器。电容元件是从实际电容器抽象出来的理想化模型，其最基本的性

能是储存电场能量。

若电容元件u-q平面上特性曲线是一条过原点的直线，即：q(t)=Cu

(t)则该电容称为线性电容。一般电容都指线性电容。

2.电容量

描述电容器贮存电荷能力的物理量称为电容量，用大写字母C表示，单位

为法拉(F)o

1F=106UF1uF=106PF

C既是电容元件的容量，又表示电容元件。

3、电容器的分类

(1)有极性：有极性电容器在接入电路时正负极性不能接反。如电

解电容。

(2)无极性：无极性电容器在接入电路时不需要考虑其极性。如瓷

片电容。

二、电容的电压电流关系统及储能

1.电容的伏安特性

dCu-du

W=-=C—

电容伏安关系为：出dt,该式是电容伏安关系的伏安微分

表达式。由此可见，电容元件是一个动态元件，当电容两端电压发生变化

时，电容中有电流；当电容两端电压不变时，电容中则没有电流。

(1)当uc增加，即duc/dt>0时，电流i为正值，电容充电；反之，电

容放电。

(2)在直流电路中，duc/dt=O,电流i为零，所以电容具有隔断直流的

作用。

(3)电容两端的电压不能突变，即duc/dtf8不成立。

2.电容中的电场能量

12

电容在充电过程中，储存的电场能量为：

三、电容的并联与串联

1.电容并联

电容并联具有以下特点：

(1)各电容上加的电压相同；

(2)并联电路的总电容量C为各并联电容的电容量之和；

(3)电源提供的总电荷量q为各并联电容的电荷量之和，

电容并联使用时应注意：并联电容的额定电压和总电容量要符合使用要

求。

2.电容的串联

电容串联具有以下特点：

(1)电容串联时，各电容极板上所带电荷量相等，即q=ql=q2=q3="=qn

(2)电容串联电路的总电容C的倒数等于各电容电容量的倒数之和，即:

]I11

—=F-------1-…H

cG°?c„

(3)电容串联电路中各电容极板间的电压与总电压的关系为：

ul=C/Clu,u2=C/C2u,…，un=C/Cnu

本节小结：

1.电容器是一种储存电荷的元件，其最基本的性能是储存电场能量。

2.电容器也是一种动态元件，具有隔直通交的性能。

3.电容器进行串联或并联时，应考虑电路要求，保证电容器正常工作。

XX学院教案

序号9周次3授课形式讲授

授课章节名称第九讲本章小结与习题课

通过复习及总结，针对学生学习中存在的问题，通过

教学目的

进一步讲解习题，澄清模糊概念，巩固所学知识点。

教学重点电压及电流的参考方向，电路常用分析方法。

教学难点电压及电流的参考方向，戴维南定理及其应用。

使用教具无

课外作业复习

通过讲解习题和练习，大部分学生已掌握这部分内

课后体会

容。少数学生需个别辅导。

授课主要内容

一、本章复习总结

1.电路模型

电路模型是将实际电路元件理想化所组成的电路。任一完整电路必须有电

源、负载和中间环节三个基本组成部分。

2.线性电阻电路分析一般方法

(1)在分析与计算电路时，要标出电流、电压和电动势的参考方向。未

标出参考方向的情况下，其正负无意义。

(2)深入理解欧姆定律、基尔霍夫电压、电流定律等电路分析的普遍原

则。

欧姆定律是电路的基本定律，它表示电阻元件中电流和电压之间的关系。

基尔霍夫电流定律和电压定律是电路中的基本定律，KCL可推广至任一假

想的闭合面，KVL可推广至任一假想的闭合回路。

(3)支路电流法是电阻电路分析的一般方法：

支路电流法是一种通过求解各支路电流来求解电路各物理量的方法，它是

求解电路的基本方法之一，但随着支路、结点数目的增多将使求解极为复

杂。

在电路分析中，适当运用等效变换简化电路是电路分析的基本手段。

“等效”是电路分析中的重要概念，是一个相对概念，它是指对外部电路

而言。就等效网络内部本身而言，它是不等效的。

利用电压源、电流源间的等效变换关系可改变电源与内阻存在的串、并联

关系从而将电路改变为有直接电阻串、并联连接关系的电路。

理想电压源与理想电流源不能进行等效变换。

当电路中存在较多电源时采用电源等效变换的方法较为复杂，可利用叠加

定理、戴维宁定理进行电路分析。

利用叠加定理，可有效地将含有两个以上电源的复杂电路转换成为若干单

电源电路进行分析计算，从而简化电路。

叠加定理只适用于线性电阻电路，不能应用于求解线性物理量。

二、例题讲解

例1：已知I=1A,U1=3V,U2=7V,U3=10V,求图1各元件上所消耗的功率,

并确定是电源还是负载？

U1_

J_4c3Q

图1图2

例2：电路的各参数见电路图2,试求Is和U?

例3：利用叠加定理和戴维南定理求图3电流I、U?

2c

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序号10周次4授课形式讲授

授课章节名称第十讲正弦交流电的基本概念

通过讲解，使学生掌握正弦交流电的三要素及其含

教学目的义，基本掌握正弦量的有效值的概念。

正弦交流电的三要素及其计算。

教学重点

初相及相位差，根据三要素确定瞬时表达式。

教学难点

使用教具无

课外作业P90：3、4

学生基本概念掌握得较好，完成教学任务。

课后体会

授课主要内容

一、正弦交流电的基本概念

电参量的变化按正弦规律变化，则称之为正弦交流电。正弦交流电的电流

和电压的表达式：i=Imsin3t、u=Umsin3t

在正半周，正弦电压u和电流i均为正值，说明其实际方向与参考方向一

致，而在负半周，u和i均为负值，说明其实际方向与参考方向相反。

二、正弦量的三要素

1.幅值

正弦量在任意时刻的值，称为瞬时值，用小写字母表示如（i、u）o瞬时

值中最大的值，称为幅值，用带下标m的大写字母表示如（Im、Um）。

瞬时值是随时间变化的，而幅值是与时间无关的定值。

2.周期

正弦量每变化一次所需要的时间（秒）称为周期，用T表示。正弦量在单

位时间（秒）内变化的次数称为频率，用f表示，它的单位是赫兹（Hz）。

频率越高，表明它在单位时间内变化的次数越多，即变化越快；反之则慢。

频率和周期互为倒数。即：T=l/f

正弦量在单位时间内的角度变化量，称为角频率，用3表示，它的单位

是弧度每秒（rad/s）。

频率、周期、角频率三者的关系如下：w=2n/T=2nf

3.初相位

正弦量在t=0时的相位角称为初相。

i=Imsin（3t+3）式中（3t+巾）称为相位角或相位、巾即为初始相位。

两个频率相同的正弦量u和i,它们的相位之差等于初相之差，用6表示。

当巾=0,即力1=中2时，称u比i同相；

6>0,即31>巾2时，称u比i超前小角，或者说i比u滞后6角

4><0,即W1<32时，称u比i滞后小角，或者说i比u超前6角

特别地，当6=180°时，我们称u与i反相。

描述正弦量大小、变化快慢、初始值的三个物理量，分别表示为：幅值、

频率、初相。因此，幅值、频率、初相称为正弦量的三要素。

三、有效值

从热效应的角度，某一个周期电流i通过电阻R在一个周期内产生的热量,

若与另一个直流电流I通过相同大小的电阻在相同时间内产生的热量相

等，那么，我们称直流电流I为这个周期电流i的有效值。

交流电的有效值是用大写字母表示的。

交流电流、电压的有效值为：

本节小结:

1.描述正弦量大小、变化快慢、初始值的三个物理量，分别表示为：幅

值、频率、初相，称为正弦量的三要素。

2.正弦量的有效值表示正弦信号的热效应，以大写字母表示，注意不能

与直流信号相混淆。

XX学院教案

序号11周次4授课形式实验

授课章节名称实验一

教学目的

教学重点

教学难点

使用教具

课外作业

课后体会

授课主要内容

详见实验老师教案

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序号12周次4授课形式讲授

授课章节名称第十一讲旋转矢量法及正弦量的加减运算

通过讲解，使学生掌握正弦量的相量表示法及其相量

教学目的计算。

正弦量的相量表示法及其相量计算。

教学重点

正弦量的相量表示法。

教学难点

使用教具无

课外作业P91：6

这部分内容学生学习有困难，需进一步加强辅导和练

课后体会习。

授课主要内容

一、正弦量的相量表示法

1.正弦量与旋转有向线段

对比正弦量的波形与有向线段旋转圆，可以看出：正弦量在u方向上的振

动，等效于旋转有向线段在y轴上投影的运动，即正弦量可以用有向线段

表示。

2.有向线段的复数表示

把有向线段A置于复平面上，则它可用复数表示为：A=a+jb

式中,a为其实部；b为其虚部。复数的这种表示称为直角坐标式。

其中：「=日+》是复数的模，用来描述复数的大小

力=arctanb/a是复数的辐角，用来描述复数与实轴正向的方位关系。

复数的实部、虚部与该复数的模和辐角存在下列关系：a=rcos力，b=rsin6

所以，复数A可以表示为：A=a+jb=rcos力+jrsin力=r(cos力+jsin力)

如果把一有向线段置于极坐标平面上，有向线段A=rN6

式中，r为复数的模，2为复数的幅角。该式称为复数的极坐标式。

A="*该式称为复数的指数式。

直角坐标式用于复数的加减运算；指数式或极坐标式用于复数的乘除运

算。

正弦量可以用复数表示：正弦量的幅值或有效值即为复数的模；正弦量的

初相即为复数的幅角。

3.正弦量的相量表示法

一般地，我们把表示正弦量的复数称为相

量，并用打点大写字母表示。如正弦量

〃=O,"sin(.+0)的相量表示为：

Jv

^„,=U„,(cos<p+j<\n(p)=U,ne=UJ(p或

U=U(cos°+js'\n(p)=UeJ<p=UZ-(p

这里，U，■为电压幅值相量，u为电压有效值相量。相量可用相量图表示,

正弦量的大小和相位用初始时刻的有向线段画出的图形，称为相量图

在相量图上可以清楚地看出各正弦量的大小和相位关系。

只有正弦周期量才能用相量表示，只有同频率的正弦量才能画在同一相量

图上。因此，相量有相量式(复数式)和相量图两种形式。

［例1］已知il=100sin(3t+45°)A,i2=60sin(«t-30°)A,i=il+i2试求

总电流i。

［解］:用相量图求解：

先作出表示il和i2的相量和，而后以和为两邻边作一平行四边形，其对

角线即为总电流i的幅值相量，它与横轴正方向间的夹角即为初相位。

故得：i=129Sin(«t+18o20')A

用复数式求解：

将i=il+i2化为基尔霍夫电流定律的相量表示式，求i的相量。

，45

i=/,+4=10&0+6(kT)。=12承18。2ff

［本课小结］:

1、正弦量可以用相量图表示，同频率的正弦量可以表示在同一相量图上。

2、同频率正弦量进行计算时，采用相量图求和或复数式求解较为简便。

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序号13周次5授课形式讲授

授课章节名称第十二讲电阻、电感在交流电路中的特性（一）

通过讲解，使学生基本掌握电阻及电感元件的基本特

教学目的性及其应用。

电阻及电感元件的电压电流相量关系及功率关系。

教学重点

电阻及电感元件的电压电流相量关系。

教学难点

使用教具无

课外作业P91：10、11

对理想元件电流电压的相量关系，少数学生不能很好

课后体会地掌握，需进一步讲解和练习。

授课主要内容

一、电阻元件

1.电阻元件

理想电阻元件是从实际电阻器抽象出来的理想模型，电阻元件的端电压和

电流之间满足欧姆定律。

如果电阻的伏安特性曲线是一条通过原点的直线，则该电阻称为线性电

阻，一般电阻都指线性电阻。

2.电阻元件的电压电流关系

设电流的表达式为i=ImSinwt；则u=Ri=RimSin3t=UmSin3t

工R

式中：Um=RIm,显然，Um/Im=U/I=R0它们的相量关系式为：/。

3.电阻元件的功率关系

(1)瞬时功率：

p(t)=u(t)I(t)=UmImSin23t=UI(1-Cos2ot)

对电阻元件，由于u与i同相，所以p»0。表明电阻元件为耗能元件，将

电能转换为热能。

(2)平均功率：

一个周期内瞬时功率的平均值，称为平均功率，用大写字母P表示，单位

为瓦特(W)。在电阻元件电路中，平均功率为：P=I2R=U2/R

二、电感元件

1.电感元件

当导线中有电流时，在它的周围便建立起磁场；电流方向与磁场方向符合

右手螺旋法则。线圈电流与磁场仍符合右手螺旋法则。线圈各匝相链的磁

通总和称为磁链(记为力(t))。

6(t)=Li(t)式中L为正值常数，称为电感量，简称电感，单位为亨利。

2.电感的伏安特性

dwdLi_di

u—==L—

电感的伏安关系，它是一个电感电流的微分表达式：dtdt力

=

则"碎“皿“3d=Um+峭

设i=ImSinwt；

式中，Um=wLIm,显然，Um/Im=U/I=wL

可见，电感的电流与电压的频率相同，但电感电压比电流超前90°。

3L体现出对交流电流起阻碍作用，称之为感抗(单位为欧)，用XL表示,

即XL=3L=2nf,由此可知，XL与电感L和频率f成正比。电感对高频电

流的阻碍作用很大，对直流则视为短路，因为对直流f=0,XL=O,因此，

电感元件有阻交流、通直流的特性。

电感元件伏安关系的相量表达式：

。。y_y_j^°：x

U=UeJ<x>.1=leJ°.I=Ie=J'或U==

本节小结：

1.电阻元件具有阻碍电流变化的作用，属于耗能元件，其伏安特性为:

u=iR;其电压和电流同相。

2.电感元件具有阻碍电流变化的作用，属于储能元件，其伏安特性为:

u=L(di/dt)o电感具有通低频、阻高频的性质。其电压超前电流90°

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序号14周次5授课形式讲授

授课章节名称第十三讲电感、电容在交流电路中的特性（二）

通过讲解，使学生基本掌握电感及电容元件的基本特

教学目的性及其应用。

电感及电容元件的电压、电流相量关系及功率关系。

教学重点

电容元件的电压、电流相量关系及功率关系。

教学难点

使用教具无

课外作业P91：12

学生基本掌握所授内容，完成教学任务。

课后体会

授课主要内容

3.电感的功率

(1)瞬时功率：

p[t)=Z(Z)M(O=Uml„,sin<wcos<wr=sin2(ar=UIsin2/yf

(2)平均功率：P=0

在电感元件的交流电路中，无能量消耗，只有电源与电感元件之间的能量

互换。(3)无功功率：

为了描述电源与电感元件之间的能量转换规模，我们规定瞬时功率的幅值

为无功功率，用大写字母Q表示，单位为乏(Var),即Q=UI=I2XL

由于电感元件没有消耗能量，故往返于电源与电感元件之间的功率称为无

功功率。相应地，平均功率称为有功功率。

三、电容元件

1.电容元件

电容元件是从实际电容器抽象出来的理想化模型。

若电容元件u-q平面上特性曲线是一条过原点的直线，即：q(t)=Cu

(t)则该电容称为线性电容。在不加申明时，电容都指线性电容。

2.电容的伏安特性

z(r)=^^=C—

电容伏安关系为：山dt该式是电容伏安关系的伏安微分表达

__IX

JAjo

则』。也甯⑹=皿cos，"/,„sin(a+9⑻

设u=UmSintx)t,

式中，Im=3CUm或Um/Im=U/I=l/3C

可见，电容的电压、电流都是同频率的正弦量，电流超前电压90°。

1/3C体现出对交流电流的阻碍作用，称之为容抗(单位为欧)用XC表示，

即XC=l/wC=l/2nf

由此可知，容抗XC与电容C、频率f成反比。电容元件对高频电流是呈

现较小的容抗，而对直流(f=0)视为开路。因此，电容元件有“隔直通交”

的特性。

»。2=且6-心=-jX

电容元件伏安关系的相量表达式：；/=/e网.il'

电容电压有效值等于电容电流有效值与容抗的乘积，电压滞后电流90°

4.电容元件的功率

(1)瞬时功率：

p(/)==切sinGcosw=sin2dx=UIsin2ax

(2)平均功率：P=0

在电容元件的交流电路中，无能量消耗，只有电源与电容元件之间的能量

互换。

(3)无功功率：

Q=-UI=—I2XC单位为乏(Var)

为了区别起见，电感性无功功率取正值，而电容性无功功率取负值。

本节小结：

1.电容元件具有阻碍电压变化的作用，属于储能元件，其伏安特性为：

i=C(du/dt)。电容具有通高频、阻低频的性质。电容元件伏安关系的相

=_jX(j=-jxci=-j—=—^―

量表达式：ii或‘北jaC其电流超前电压

90°o

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序号15周次5授课形式讲授

授课章节名称第十四讲RLC串联电路

通过讲解，使学生基本掌握RLC串联电路的特点及几

教学目的

个三角形的应用。

教学重点RLC串联电路电压与电流及功率关系。

教学难点几个三角形的应用。

使用教具无

课外作业P92：16、17

几个三角形的应用少数学生掌握得不好，需进一步讲

课后体会

解和辅导，基本完成教学任务。

授课主要内容

一、RLC串联电路电压和电流的关系

RLC串联电路中各元件电流相同。根据基尔霍夫电压定律，有：u=uR+uL+uC

如能求出Um和6的大小，则可求出电源电压表达式。

1.画相量图

选参考相量的基本原则是：尽可能选取公共相量。

由于电阻元件的电压电流同相、电感元件的电压超前电流900、电容元件

的电压滞后电流900,可得相量图。

2.画出电压三角形

通过相量平移，可以得到由少、小、力+〃组成的直角三角形，称之为

电压三角形。

可求得电源电压的有效值，即：°==/J*+（x「Xc）2

R

二、RLC串联电路的阻抗

1.阻抗的定义

在交流电路中，u与/的比值为电路的阻抗，用Z表示。单位为欧姆。阻

抗为复数，其一般表达式为：Z=R+jX；其指数表示形式为：Z=|Z|〃。

其中，|z|称为阻抗的模，6称为阻抗角，是电压与电流之间的相位差。

3.阻抗的三角形表示

阻抗与其实部R、虚部X三者，构成一个直角三角形，称之为阻抗三角形

4.阻抗的物理意义

当频率一定时，阻抗只取决于电路参数而与电压、电流无关。阻抗引入到

交流电路中以后，可用直流电路的方法求解交流电路各参数。

5.基本元件的阻抗

电阻元件：Z=R电感元件：Z=jXL电容元件：Z=-jXC

三、RLC串联电路的功率

1.瞬时功率：p(t)=i(t)u(t)=UmImsin3tsin(3t+6)

2.平均功率

TT

P=—Jp(t)dt=一J[U/cosp-+“t=Ulcostp

oo

电阻消耗的功率：PR=URI=UIcos*=P,式中，Cos6称为功率因数

3.无功功率

无功功率是由感和电容引起的，Q=QL+QC=ULI-UCI=I2(XL-XC)=UIsin小

4.视在功率

在交流电路中，把电压电流有效值的乘积称为视在功率，用S表示，单位

为伏安(VA)即S=UI视在功率，描述了电源的最大功率容量。

(5)功率三角形

有功功率P、无功功率Q和视在功率S可构成直角三角形，称为功率三角

形。可见：$=卜+°2

［本节小结］:

1.RLC串联电路满足相量形式的欧姆定律。

2.阻抗是一个复数计算量，但不是相量。其大小反映了端电压和电流的

比值，其阻抗角反映了电压和电流的相位差。

3.功率三角形包括有功功率、无功功率和视在功率。其单位和含义各不

相同。

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序号16周次6授课形式讲授

授课章节名称第十五讲串联谐振、并联谐振

通过讲解，使学生基本掌握串联谐振与并联谐振的特

教学目的

点。

串联谐振与并联谐振的特点。

教学重点

串联谐振与并联谐振的特点。

教学难点

使用教具未使用教具。

课外作业P92：16、17

少数学生上课听得懂，但解题有困难，需进一步讲解，

课后体会基本完成教学任务

授课主要内容

一、串联谐振

1.串联谐振电路的条件

在RLC串联电路中，当XL=XC,或3L=1/3C时，发生谐振。

1,1

刃0_/Jo_/

谐振频率为：版或2"版

当电路参数L与C确定时，电路的固有频率就确定了。

为了使串联电路发生谐振，可从两方面入手：

(1)当电路的LC值都确定时，改变电源的频率，使之为fO,则电路发生

谐振。

(2)当电源频率f固定时，改变电路的固有频率fO,使f=fO,电路发生

谐振。

2.串联谐振电路的特点

(1)电路的阻抗最小。当电路发生谐振时，IZ|=V/?2+X2=/?|

(2)电路中的电流最大。

(3)电容或电感两端电压可比电路的总电压大许多倍。

电感或电容上的电压与总电压之比，称为电路的品质因数。用Q表示。

Q_口，__的._1

、一万一IqR-下-d)oCR

二、并联谐振

1.LC并联电路

感性负载与电容器并联电路中，由于两条支路中电流相位不同，故总电流

的有效值I不等于两条支路中电流有效值的代数和，而是其相量和。

感性负载与电容并联后，可使总电流减小。这是因为电容中无功电流IC

与n电流的无功分量方向相反，相互抵消的缘故。

2.功率因数的提高

在电感性负载两端并联电容后，使总电流与电压之间的相位差小于感性负

载上电流与电压的相位差，提高了总电路的功率因数。

3.并联谐振的频率

当总电流与电压同相位时，即并联电容中的电流与电感中的电流的垂直分

量大小相等时，这种现象称为并联谐振。

忽略R的影响，电路的谐振条件为3L=1/3C,谐振频率为：2HLe

并联谐振的特点：

(1)谐时总电流与总电压同相，电路呈电阻性，阻抗最大，电流最小。

(2)电感中电流几乎与电容中电流大小相等、相位相反。

(3)电感或电容支路中的电流比总电流大很多倍。将电感或电容中的电

流与总电流之比，定义为电路的品质因数，用Q表示。即/。R

Q值一般可达几十至几百，故并联谐振又称为电流谐振。

本节小结：

1.当RLC串联电路或电感与电容并联电路呈现纯电阻性时，发生串联或

.fo=尸=

并联谐振。谐振频率为：2兀欣，只与电路参数L与C有关，称为电

路的固有频率。

2.在电感性负载两端并联电容可以提高电路的功率因数。

3.对串联谐振（电压谐振），品质因数为电感（电容）上的电压与总电压

之比；对并联谐振（电流谐振），品质因数为电感（电容）中的电流与总

电流之比。一般Q值在几十至几百范围内。

XX学院教案

序号17周次6授课形式实验

授课章节名称实验二

教学目的

教学重点

教学难点

使用教具

课外作业

课后体会

授课主要内容

详见实验老师教案

XX学院教案

序号18周次6授课形式讲授